CN103683678A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转电机。所述旋转电机能够被小型化并且具有这样的检测元件，所述检测元件用于与检测板一起检测转子的旋转。马达（1）包括：大致环形的定子（4）；转子（3），所述转子布置在定子（4）的环孔内，以绕中心轴线（X）旋转；传感器（11），所述传感器用于检测所述转子（3）的旋转；以及传感器板（7），所述传感器板用于安装所述传感器（11）。所述传感器（11）和所述传感器板（7）在沿着中心轴线（X）的方向上布置在所述定子（4）的外侧。所述传感器（11）是反射型光投射/接收传感器。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机。

背景技术

常规上，旋转传感器被设置在旋转电机中以用于控制诸如电动机之类的旋转电机的旋转。旋转传感器光学检测转子的旋转。例如，用于处理由一些旋转传感器所检测的信号的传感器板布置在马达中（例如参考日本未审专利申请公报2008-259252）。在该情况下，传感器板布置在定子的中空芯内以便实现马达的小型化。而且，噪声对来自定子的旋转传感器和传感器板的影响据说被减小。

发明内容

要解决的技术问题

存在用于具体地沿旋转电机的径向方向（也就是说，在旋转电机的轴正交平面中）使旋转电机小型化的需要。另外，也存在用于沿旋转电机的长度方向（也就是，沿旋转电机的轴向方向）使旋转电机小型化的需要。

存在用于进一步减小噪声对来自定子的旋转传感器和传感器板的影响的另一需要。通过消除噪声对策，诸如用铜箔带覆盖传感器板等，能实现部件数量的减少和制造效率的提高，从而有助于成本降低。

当组装旋转电机时，在一些情况下，诸如用于旋转检测的编码器盘之类的检测对象被附接至转子。因此，期望旋转电机的更优选的构造，以使得附接过程容易完成而不会对检测对象具有任何损害。

本发明的目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机能够被小型化并且具有这样的检测元件，所述检测元件用于与检测板一起检测转子的旋转。

用于解决技术问题的技术方案

所述旋转电机包括：大致环形的定子；转子，所述转子布置在所述定子的环孔内，以绕旋转轴旋转；检测元件，所述检测元件用于检测所述转子的旋转；以及检测板，所述检测板用于安装所述检测元件。所述检测元件和所述检测板在沿着所述旋转轴的方向上布置在所述定子的外侧。所述检测元件是反射型光投射/接收传感器。

在转子的一个端部的附近可以形成有凸缘部，所述凸缘部定位在所述定子和所述检测板之间，并且所述凸缘部可以从所述转子朝向外周突出从而阻挡于所述定子和所述检测板之间。当沿着所述旋转轴观察时，所述检测元件和所述检测板可以布置成不突出到所述凸缘部的外侧。

用于由所述检测元件检测所述转子的旋转的检测对象布置在所述凸缘部的与所述检测元件对置的面上。

所述检测对象在俯视观察时可以是圆形形状或在俯视观察时可以是环形形状，并且所述检测对象可以布置成不突出到所述凸缘部的外侧。所述检测对象可以是盘，在所述盘上径向地形成有多条检测线。另选地，所述检测对象可以是树脂膜。

所述转子可以包括转子轴和转子芯，所述转子轴构成所述旋转轴，所述转子芯布置在所述转子轴的外周上。所述凸缘部可以形成在所述转子轴上。

所述转子轴可以是中空轴。

所述转子轴可以通过冷缩配合而固定于当俯视观察时转子芯的中心处。

所述转子轴可以通过压配合固定于当俯视观察时转子芯的中心处。

旋转电机可以是马达或发电机。

显然，根据上述教导可以对本发明进行各种修改和变形。因此要理解的是，在所附的权利要求的范围内，本发明可以与如本文具体描述的不同地实施。

有益效果

实现了小型化具有检查元件的旋转电机，该检测元件用于检测转子和检测板的旋转。

附图说明

结合附图参考下面的详细说明将会更好地理解本发明，从而将容易获得对本发明和其许多伴随优点的更完整的认识。

图1示出了涉及实施方式1的马达的分解立体图。

图2示出了结构图，其示出了图1所示的编码器单元的内部结构的轮廓。

图3示出了结构图，其示出常规的编码器单元的内部结构的轮廓。

具体实施方式

在下文中，参考附图来描述作为涉及实施方式的旋转电机中的一种的马达（电动机）1。图1是涉及实施方式的马达1的分解立体图。马达1是内转子式直接驱动（DD）马达。对于马达1可以是伺服控制。在转子3中，永磁体用作磁场。马达1包括马达壳2、转子（旋转体、内转子）3、轴承12、定子（外定子）4、和编码器单元U。

马达壳2是构成马达1的外壁的壳体，该壳体在其上表面中开设有通孔2a。转子3作为场磁体布置在马达壳2内。转子3构造成使得在转子芯6的中心处金属轴5通过压配合、冷缩配合等被固定。在本实施方式中，轴5例如是中空轴。在马达壳2和转子3之间布置有轴承12。转子3包括多个永磁体，所述多个永磁体顺序地布置成使极交替相异。所述多个永磁体沿着转子3的周面周向地布置。

轴5穿过轴承12的中心孔和马达壳2的通孔2a。轴承12的外圈连接至马达壳2，并且借助于轴承12的连接至转子3的轴5的内圈使整个转子3能沿图中的箭头α的方向旋转，从而相对于马达壳2绕轴5的中心轴线（旋转轴）X回转。

轴承12能构造成夹设在马达壳2和转子3之间而不与马达壳2和/或转子3连接。在转子3的下方，布置有覆盖马达壳2的底面的下盖13。轴承12也布置在转子3和下盖13之间从而轴承12以可旋转的方式支撑转子3。

而且，在本说明书中，为了方便起见，图1中的竖直方向被定义为马达1中的竖直方向，而使用诸如上表面、底面等的名称。然而，当然，竖直方向不限于图1中的竖直方向，这取决于使用马达的方式。

在转子3外部，作为电枢的定子4布置成围绕转子3。定子4的穿过轴正交平面（具有沿法线方向的中心轴线X的平面）的整个截面是圆形的。定子4包括定子芯（未示出），该定子芯具有多个周向布置的齿以及分别插入多个齿中的多个电枢线圈（未示出）。相应的电枢线圈连接至与来自两相、三相或更多的相之中的每个相对应的交流电源。当每个相由不同相位的电流通电时，转子3适于经由电磁感应而旋转。省略定子的结构和功能的详细说明。

在马达壳2内，编码器单元U从定子4向下并且从下盖13向上布置。编码器单元U检测转子3的旋转速度。控制器（未示出）被连接至马达1。由编码器单元U检测的旋转速度被传输到控制器并且基于旋转速度的反馈控制（伺服控制）适于被执行。

图2是结构图，该图示出了编码器单元U的内部结构的轮廓。图2示出了其中编码器单元U由沿着马达1的中心轴线X的平面切开的状态。传感器（检测元件）11和用于安装传感器11的传感器板（检测板）7布置在编码器单元U中。轴5的下部（一个端部）5a穿过编码器单元U。

传感器11是用于检测轴5的旋转（也即转子3的旋转）的元件，并且本实施方式中采用反射型光学传感器。因此，检测光从传感器11被投射到轴5（更具体地，投射到稍后提及的盘14），然后来自轴5的反射光再次由传感器11接收。传感器板7是在其表面上安装传感器11的电路板。

如图2所示，朝向轴5的外周突出的凸缘部5b形成在轴5的下部5a的附近。盘（检测对象）14布置在凸缘部5b的下表面（向对面）5c上。盘14例如在俯视观察时是圆形的或在俯视观察时是环形的树脂膜。假定盘14的外径等于或小于凸缘部5b的外径从而不会从凸缘部5b突出。当将盘14布置在下表面5c上时，盘14由凸缘部5b保护。这能避免盘14的边缘部在马达1的组装过程期间受损。俯视观察是指在沿着中心轴线X的方向上进行观察。

在盘14上径向地形成有多条检测线。来自传感器11的检测光照射盘14上的那些线并且被反射以再次由传感器11接收。基于在恒定时间内检测的线的数量，来测量转子3的转数（即，旋转速度）。

定子4布置在转子3的周围而确保与转子3的磁隙G。在根据本实施方式的马达1的情况下，定子4、轴5的凸缘部5b、传感器11和传感器板7如图2所示布置。也就是说，定子4的下部4a定位在凸缘部5b的上部处。定子4的一部分或全部在俯视观察时与凸缘部5b重叠。换言之，定子4的外周定位在凸缘部5b的外周内或该外周附近。在图2中，尽管定子4的外周在俯视观察时定位在凸缘部5b的外周的略外侧的附近的位置处，但定子4的大部分定位在凸缘部5b的外周的内侧。

传感器11与下表面5c对置，并且当从凸缘部5b观察时传感器11布置在定子4的相对侧。凸缘部5b定位在传感器板7和定子4之间。也就是说，在沿着中心轴线X的方向上，传感器11和传感器板7布置在定子4的外侧。传感器板7在俯视观察时与凸缘部5b重叠。传感器板7的端部7a布置在这样的位置，当俯视观察时该端部7a不会从凸缘部5b的外周突出。

马达1采用反射型传感器11以用于检测转子3的旋转。没有与传感器分开地设置有用于投射的发光元件。因此，定子4不必在避开发光元件的情况下布置。结果，对于马达1的内部空间产生余裕。可以在保持马达的特性的同时减小定子4的外径D。能使整个马达1的外径变小。在使定子4的外径减小的同时，能增大定子4的沿径向方向的尺寸W，从而能够增大电枢线圈的绕组线的数量。马达的特性被改善，并且同时，在保持马达的特性的同时也能减小定子4的长度L。马达1的总长能被减小。

凸缘部5b定位在传感器11和传感器板7以及定子4之间。凸缘部5b与轴5一体形成，从而由于凸缘部由金属制成而提供对电磁噪声的屏蔽效应。凸缘部5b有效地防止来自定子4的电磁噪声影响传感器板7上的元件和电路。

如上已描述了本发明的实施方式；然而，本发明不限于此，并且在本发明的宗旨的范围内可以进行各种布置和修改。

在上述实施方式中，旋转电机已被描述为马达（电动机）1；然而，旋转电机可以是包括具有与马达1相同的构造的转子3和定子4的发电机。另外，定子4的槽数不受限制。马达不限于实施方式中所说明的外定子（内转子）型马达。可以应用内定子（外转子）型马达。另外，DD马达不受限制，只要马达执行伺服控制即可。

<常规的编码器单元U2>

图3示出了结构图，其示出了常规的编码器单元U2的内部结构的轮廓。图3示出了其中编码器单元U2在沿着马达的中心轴线X的平面中被切开的状态。另外，在图3中，向与图2相同的构造提供相同的符号，并且省略描述。

传感器（检测元件）21、用于安装传感器21的传感器板（检测板）7、以及LED（发光元件）15布置在编码器单元U2中。另外，轴5a的下部（一个端部）进入编码器单元U2中。

传感器21与传感器11一样是用于检测转子3的旋转的元件。传感器21是透过型光学传感器。传感器21接收通过盘14来自LED15的检测光。当从盘14观察时，LED15布置在传感器21的相对侧。也就是说，LED15定位在凸缘部25b的上部处。

来自LED15的检测光适于透过盘14而到达传感器21。因此，盘14需要具有作为基部材料的透明膜。在这样的透明薄上形成有多条检测线。盘14的检测位置，也就是说，检测光的通过位置必须在凸缘部25b的外侧。因此，盘14布置成从凸缘部25b部分地突出。

因为LED15从凸缘部25b向上布置，因此定子24必须避开LED15布置。也就是说，定子24的外径D2大于定子4的外径D。另选地，定子24的沿径向方向的尺寸W2小于定子4的沿径向方向的尺寸W。与根据实施方式的上述马达1相比，常规的马达具有较大的外径或较差的马达特性。为了确保马达的特性，如图3所示，必须使定子24的长度L2长于定子4的长度L以延伸至达到凸缘部25b的向下位置的位置。

盘14必须被布置成从凸缘部25b突出。因此，凸缘部25b不定位在传感器21和传感器板7以及定子24之间。凸缘部25b几乎不阻挡来自定子24的电磁噪声，该电磁噪声影响传感器板7上的元件和电路。为了防止来自定子24的电磁噪声影响传感器板7上的元件和电路，用于防止电磁噪声的金属带（铝带、铜箔带等）需要布置在定子24和传感器板7之间的位置处，例如，布置在传感器板7的端部7a处。

Claims (26)

1.一种旋转电机，所述旋转电机包括：

大致环形形状的定子；

转子，所述转子布置在所述定子的环孔内，以绕旋转轴旋转；

检测元件，所述检测元件用于检测所述转子的旋转；以及

检测板，所述检测板用于安装所述检测元件，其中，

所述检测元件和所述检测板在沿着所述旋转轴的方向上布置在所述定子的外侧，并且

所述检测元件是反射型光投射/接收传感器。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

在所述转子的一个端部的附近形成有凸缘部，并且

所述凸缘部定位在所述定子和所述检测板之间，并且所述凸缘部从所述转子朝向外周突出从而阻挡于所述定子和所述检测板之间。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，

当从由沿着所述旋转轴的箭头所示的方向观察时，所述检测元件和所述检测板布置成不突出到所述凸缘部的外侧。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，

用于由所述检测元件检测所述转子的旋转的检测对象布置在所述凸缘部的与所述检测元件对置的面上。

5.根据权利要求3所述的旋转电机，其中，

用于由所述检测元件检测所述转子的旋转的检测对象布置在所述凸缘部的与所述检测元件对置的面上。

6.根据权利要求4所述的旋转电机，其中，

所述检测对象在俯视观察时是圆形形状或在俯视观察时是环形形状，并且所述检测对象布置成不突出到所述凸缘部的外侧。

7.根据权利要求5所述的旋转电机，其中，

所述检测对象在俯视观察时是圆形形状或在俯视观察时是环形形状，并且所述检测对象布置成不突出到所述凸缘部的外侧。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的旋转电机，其中，

所述检测对象是盘，在所述盘上径向地形成有多条检测线。

9.根据权利要求4至7中的任一项所述的旋转电机，其中，

所述检测对象是树脂膜。

10.根据权利要求8所述的旋转电机，其中，

所述检测对象是树脂膜。

11.根据权利要求2至7中的任一项所述的旋转电机，其中，

所述转子包括转子轴和转子芯，所述转子轴构成所述旋转轴，所述转子芯布置在所述转子轴的外周上，并且

所述凸缘部形成在所述转子轴上。

12.根据权利要求8所述的旋转电机，其中，

所述转子包括转子轴和转子芯，所述转子轴构成所述旋转轴，所述转子芯布置在所述转子轴的外周上，并且

所述凸缘部形成在所述转子轴上。

13.根据权利要求9所述的旋转电机，其中，

所述转子包括转子轴和转子芯，所述转子轴构成所述旋转轴，所述转子芯布置在所述转子轴的外周上，并且

所述凸缘部形成在所述转子轴上。

14.根据权利要求10所述的旋转电机，其中，

所述转子包括转子轴和转子芯，所述转子轴构成所述旋转轴，所述转子芯布置在所述转子轴的外周上，并且

所述凸缘部形成在所述转子轴上。

15.根据权利要求11所述的旋转电机，其中，

所述转子轴是中空轴。

16.根据权利要求12所述的旋转电机，其中，

所述转子轴是中空轴。

17.根据权利要求13所述的旋转电机，其中，

所述转子轴是中空轴。

18.根据权利要求14所述的旋转电机，其中，

所述转子轴是中空轴。

19.根据权利要求11所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

20.根据权利要求12所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

21.根据权利要求13所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

22.根据权利要求14所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

23.根据权利要求15所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

24.根据权利要求16所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

25.根据权利要求17所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

26.根据权利要求18所述的旋转电机，其中，

所述转子轴通过冷缩配合固定于当俯视观察时所述转子芯的中心处。

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